(57)【要約】【課題】羽根車とファンカバーとの気密を保ちつつ機械的な損失を低減可能な電動送風機を提案する。【解決手段】電動送風機１は、放射状に延びる複数の内側動翼半体５７および隣り合う内側動翼半体５７間に渡り内側動翼半体５７間の流路６１を回転中心線方向へ多段に分割する中板６２を有して回転中心側にある樹脂製の内側ファン半体５５と、内側動翼半体５７に連接して放射状に延びる金属製かつ複数の外側動翼半体５６と、内側ファン半体５５と外側動翼半体５６とを回転一体に固定する遠心ファン６と、を備える。【選択図】  図２
2013007339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射状に延びる複数の内側動翼半体および隣り合う前記内側動翼半体間に渡り前記内側動翼半体間の流路を回転中心線方向へ多段に分割する中板を有して回転中心側にある樹脂製の内側ファン半体と、
前記内側動翼半体に連接して放射状に延びる金属製かつ複数の外側動翼半体と、
前記内側ファン半体と前記外側動翼半体とを回転一体に固定する羽根車と、を備えることを特徴とする電動送風機。
【請求項２】
前記内側動翼半体および前記外側動翼半体が連接する突き合わせ面は、前記両動翼半体の延び方向に対して傾斜する面であり、前記羽根車の回転により前記内側動翼半体の最外縁に作用する遠心力を前記外側動翼半体の最内縁で支持することを特徴とする請求項１に記載の電動送風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明に係る実施形態は電動送風機に関する。
【背景技術】
【０００２】
動翼間に中板を渡して回転中心線方向へ多段の流路を有するターボファンを備える電気掃除機が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３０９０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電動送風機の主な用途である電気掃除機の小型化のニーズにともない、電動送風機の小型化の要請が高まっている。
【０００５】
ところで、電動送風機は、主にターボファンと、ターボファンを駆動する電動モータと、を備える。従来の電動送風機の場合、電動モータは概ね円筒形状の外観を有し、ターボファンは電動モータよりも大径で扁平な円盤形状の外観を有する。
【０００６】
したがって、電動送風機の小型化の要請に応えるためには、電動モータに比べて大径に広がるターボファンの小型化（特に径方向寸法の小型化）が極めて重要である。ターボファンの径方向寸法が小さくなることで、電動送風機の径方向寸法は劇的に小さくなる。
【０００７】
一方、ターボファンの小型化を図りつつ性能を維持するためには、ターボファンの回転数を大きくし、かつ流路幅を大きくする必要がある。
【０００８】
ところが、流路幅を大きくする、すなわち動翼の高さ（前シュラウドと後ろリュラウドとの離間距離に相当する距離）を高くすると、ターボファンの騒音が増加する虞が高い。そこで、従来の電動送風機のように、動翼間に中板を渡して回転中心線方向へ多段の流路を区切り、騒音の低減を図ることが考えられる。
【０００９】
しかしながら、多段の流路を有するターボファンを金属製の薄板で製造することは、組立性の面で労力が大きく、費用面の負担が高まり好ましくない。
【００１０】
他方、多段の流路を有するターボファンを成型の容易な樹脂で製造することは可能であるが、ターボファンの回転数の増加に対して強度面および剛性面に不足を生じる。
【００１１】
そこで、本発明は、組立性が良好であり、かつ小型化にともなう高回転化に対応可能な電動送風機を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の課題を解決するため本発明の実施形態に係る電動送風機は、放射状に延びる複数の内側動翼半体および隣り合う前記内側動翼半体間に渡り前記内側動翼半体間の流路を回転中心線方向へ多段に分割する中板を有して回転中心側にある樹脂製の内側ファン半体と、前記内側動翼半体に連接して放射状に延びる金属製かつ複数の外側動翼半体と、前記内側ファン半体と前記外側動翼半体とを回転一体に固定する羽根車と、を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る電動送風機を示す縦断面図。
【図２】本発明に係る電動送風機の遠心ファンを示す斜視図。
【図３】本発明に係る電動送風機の遠心ファンを示す斜視図。
【図４】本発明に係る電動送風機の遠心ファンを示す分解斜視図。
【図５】本発明に係る電動送風機の遠心ファンの内側ファン半体を示す斜視図。
【図６】本発明に係る電動送風機の羽根を示す拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る電動送風機の実施形態について図１から図６を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る電動送風機を示す縦断面図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態に係る電動送風機１は、外殻としての電動送風機ケース３と、動翼としての複数の羽根５を有する羽根車としての遠心ファン６と、遠心ファン６の周囲を囲んで羽根５を臨む静翼としての複数の上流整流板８を有する整流板９と、遠心ファン６を回転駆動するモータ部１１と、を備える。
【００１７】
電動送風機ケース３は、遠心ファン６および整流板９を覆うとともに遠心ファン６の回転軸線Ｃと略同心に位置する第二吸込口１２を有するファンカバー１３と、モータ部１１を覆うとともに吐出口１５を有する電動機ケース１６と、ファンカバー１３と電動機ケース１６との間に挟まる整流板支持環１７と、を備える。
【００１８】
なお、説明を容易にするために以下、遠心ファン６の回転軸線Ｃの第二吸込口１２側を前方として電動送風機１の前後の方向説明を行う。図１中、実線矢Ｘは、電動送風機１の後方から前方に向かう。
【００１９】
ファンカバー１３は、後方側の底部を開放する開口１８を有する有底円筒形状の外殻である。ファンカバー１３は、前方側にある底壁の略中央に第二吸込口１２を有する。第二吸込口１２は、電動送風機１の外部から遠心ファン６へ空気を案内する開口であり、遠心ファン６の回転軸線Ｃと略同心の円形状の開口である。
【００２０】
電動機ケース１６は、前方側の底部を開放する開口１９を有する有底円筒形状の外殻である。電動機ケース１６は、後方側にある底壁２１の略中央から後方へ向かって突出する円筒形状のモータヘッド部２２を備える。モータヘッド部２２は、内周面にベアリング２３を保持する。電動機ケース１６の底壁２１は、モータヘッド部２２を中央に支える十字状の梁部分を残し、他の部分を開放する吐出口１５を有する。
【００２１】
整流板支持環１７は、ファンカバー１３の内側に架橋する長手板状の整流板支持橋部２５を備える。整流板支持橋部２５は、整流板９をファンカバー１３内に保持する。整流板支持橋部２５は、遠心ファン６の回転軸線Ｃを中心にして前方へ向かって突出する円筒形状の軸受保持部２６を備える。軸受保持部２６は、内周面にベアリング２７を保持する。また、軸受保持部２６は、ロータ軸２８が貫き通る貫通口２９を有する。整流板支持橋部２５は電動機ケース１６の開口１９を部分的に塞いでいるが、開口１９のうち整流板支持橋部２５が塞いでいない非閉塞部分は整流板支持環１７の内側を介してファンカバー１３内側の空間と電動機ケース１６内側の空間とを流体的に接続する。
【００２２】
また、整流板支持環１７は、電動機ケース１６を固定するフランジ３０を備える。
【００２３】
電動送風機ケース３は、ファンカバー１３の開口１８に整流板支持環１７を嵌め込み、整流板支持環１７の外周にあるフランジ３０に電動機ケース１６の前端を固定して内外の空間を仕切る。
【００２４】
遠心ファン６は、円板状の第一板３１と、略中央に第一吸込口３２を有して第一板３１から離間する環状の第二板３３と、第一板３１と第二板３３との間に延びる複数の羽根５と、を備える。遠心ファン６は、羽根５の出口角度が後ろ向きのターボファンである。
【００２５】
第一板３１は、所謂後シュラウドであり、略中央にモータ部１１から延びるロータ軸２８に遠心ファン６全体を固定する嵌挿孔３５を有する。
【００２６】
第二板３３は、所謂前シュラウドであり、第一吸込口３２を内周とし、第一板３１と略同等の外径を有する円環形状の板である。第二板３３は、第一吸込口３２の開口縁である内周縁３３ａをファンカバー１３の第二吸込口１２の近くに位置し、外周かつ後方へ向かって緩やかに拡開するラッパ形状の湾曲板である。第一吸込口３２は、ファンカバー１３の第二吸込口１２に相対し、遠心ファン６の回転軸線Ｃと略同心の円形状の開口であり、第二吸込口１２よりも若干大きい。
【００２７】
羽根５は、第一吸込口３２の開口縁（すなわち第二板３３の内周縁３３ａ）から第一板３１および第二板３３の外周に至る環状の領域に位置し、第一板３１および第二板３３の略中心を通る回転軸線Ｃの径方向（直交方向）へ放射状に延びる。羽根５は、回転軸線Ｃ方向から見ると渦巻状に湾曲し、互いに略等間隔に離間する。なお、第一板３１、第二板３３および羽根５が囲んで仕切る流路を翼間流路３６と呼び、第一吸込口３２から翼間流路３６に至る流路を入口流路３７と呼ぶ。
【００２８】
なお、遠心ファン６は、羽根５が巻く渦の反対方向に回転する。
【００２９】
モータ部１１は、電動機ケース１６内にあり前後方向に延びるロータ軸２８と、ロータ軸２８に回転一体の回転子３８と、電動機ケース１６に固定されて回転子３８の周囲を囲む固定子３９と、電動機ケース１６の側部を貫いてロータ軸２８を挟み込む一対のブラシ機構４１と、を備える。
【００３０】
ロータ軸２８は、ベアリング２３、２７によって回転軸線Ｃ上に回転可能に支持される。
【００３１】
一対のブラシ機構４１は、ロータ軸２８にある回転子３８の整流子４２を挟み込んで対向する。それぞれのブラシ機構４１は、整流子４２に接するカーボンブラシ４３と、カーボンブラシ４３を出没可能に保持するブラシ保持器４５と、を備える。ブラシ保持器４５は、整流子４２にカーボンブラシ４３を押し付けて互いの導通を得る。
【００３２】
整流板９は、遠心ファン６と整流板支持橋部２５との間に位置して遠心ファン６が吐出する空気を整流板支持環１７、ひいては電動機ケース１６内へ円滑に導く。整流板９は、略円板形状の整流板本体４６と、整流板本体４６の遠心ファン６側の面（前面）に延びる複数の上流整流板８と、整流板本体４６のモータ部１１側の面（後面）に延びる複数の下流整流板４７と、を備える。整流板９は、ファンカバー１３の内径よりも若干小さい径寸法を有し、整流板９とファンカバー１３との間に隙間を隔てる。この隙間は、上流整流板８の外周から吐出する空気を下流整流板４７へ案内する。
【００３３】
整流板本体４６は、遠心ファン６の直径よりも大きい直径を有する。整流板本体４６は、整流板支持環１７の軸受保持部２６を嵌め込む略円形状の貫通孔４８を有する。
【００３４】
上流整流板８は、遠心ファン６の外周から若干離間して遠心ファン６の周囲を囲み、羽根５あるいは翼間流路３６を臨む。それぞれの上流整流板８は、整流板本体４６から電動送風機１の前方に向かって略垂直に突出する。上流整流板８は、回転軸線Ｃ方向から見ると渦巻状に湾曲し、互いに略等間隔に並んで延びる。
【００３５】
それぞれの上流整流板８が挟む空間は、遠心ファン６が吐出する空気を整流板９の外周側へ導き、次第に幅広となる案内風路４９である。上流整流板８が巻く渦の方向は、羽根５が巻く渦の反対方向を向く。
【００３６】
下流整流板４７は、整流板本体４６の外周側に位置する。それぞれの下流整流板４７は、整流板本体４６から電動送風機１の後方に向かって略垂直に突出する。それぞれの下流整流板４７は、回転軸線Ｃ方向から見ると渦巻状に湾曲し、互いに略等間隔に離間して延びる。
【００３７】
それぞれの下流整流板４７が挟む空間は、整流板９とファンカバー１３との隙間から整流板支持環１７、ひいては電動機ケース１６へと空気を導く流過風路５１である。下流整流板４７が巻く渦の方向は、上流整流板８が巻く渦の逆方向を向く。
【００３８】
図２および図３は、本発明に係る電動送風機の遠心ファンを示す斜視図である。
【００３９】
図４は、本発明に係る電動送風機の遠心ファンを示す分解斜視図である。
【００４０】
図５は、本発明に係る電動送風機の遠心ファンの内側ファン半体を示す斜視図である。
【００４１】
なお、図２は、遠心ファン６の４分の１を切り欠いて示す斜視図であり、図３は、遠心ファン６の第二板３３を除いて示す斜視図である。
【００４２】
図２から図５に示すように、本実施形態に係る電動送風機１の遠心ファン６は、回転軸線Ｃに近い回転中心側にある内側ファン半体５５と、内側ファン半体５５の周縁に連接する複数の外側動翼半体５６と、を備える。遠心ファン６は、第一板３１と第二板３３との間に内側ファン半体５５と外側動翼半体５６とを挟み込んで回転一体に固定する。
【００４３】
内側ファン半体５５は、放射状に延びる複数の内側動翼半体５７と、隣り合う内側動翼半体５７間に渡り内側動翼半体５７間の流路６１（すなわち翼間流路３６の内側半部）を回転中心線方向へ多段に分割する中板６２と、を備える。内側ファン半体５５は、内側動翼半体５７と中板６２とを一体成形する樹脂製の部材であり、内側動翼半体５７の両長辺をそれぞれ第一板３１または第二板３３に突き当て、内側動翼半体５７の最外縁を外側動翼半体５６の最内縁に突きあわせて固定される。
【００４４】
外側動翼半体５６は、内側動翼半体５７に連接して放射状に延びる。それぞれの外側動翼半体５６は、短冊状の細長い金属製の板であり、両長辺をそれぞれ第一板３１または第二板３３のスリットにかしめなどの方法で固定される。
【００４５】
いずれかの内側動翼半体５７と、当該内側動翼半体５７に連接する外側動翼半体５６とは、遠心ファン６のいずれかの羽根５である。内側動翼半体５７は羽根５の内周側の半体であり、外側動翼半体５６は羽根５の外周側の半体である。
【００４６】
図６は、本発明に係る電動送風機の羽根を示す拡大図である。
【００４７】
図６に示すように、本実施形態に係る電動送風機１の羽根５は、内側動翼半体５７の最外縁に外側動翼半体５６の最内縁を連接して延びる。そして、内側動翼半体５７および外側動翼半体５６が連接する突き合わせ面６３は、両動翼半体５６、５７の延び方向に対して傾斜する面であり、遠心ファン６の回転Ｒにより内側動翼半体５７の最外縁に作用する遠心力Ｆｒを外側動翼半体５６の最内縁で支持する。
【００４８】
具体的には、突き合わせ面６３は、羽根５の回転方向へ内側動翼半体５７の最外縁よりも外側動翼半体５６の最内縁が先行するよう傾斜する。したがって、外側動翼半体５６の最内縁は内側動翼半体５７の最外縁の径外位置にあり、遠心ファン６の回転Ｒにともなう遠心力によって径外方向へ倒れ込もうとする内側動翼半体５７の最外縁を支える。
【００４９】
本実施形態の電動送風機１は、羽根５を高くすることによって翼間流路３６の流路幅を拡大し、翼間流路３６の流路幅を拡大することによって遠心ファン６の小径化を図ることができる。そして、電動送風機１は、遠心ファン６の小径化によってファンカバー１３の小径化を図り、電動送風機ケース３を略一様な円筒形状にスリム化して電動送風機１全体の小型化を図ることができる。
【００５０】
また、本実施形態の電動送風機１は、遠心ファン６の小径化にともなう性能の低下を翼間流路３６の流路幅の拡大とともに遠心ファン６の回転数増加によって補う。この遠心ファン６の回転数増加は、遠心ファン６に作用する遠心力を増大する。そこで、本実施形態に係る電動送風機１は、羽根５の外周側に金属製の外側動翼半体５６を配置して遠心力の増加に対応する。電動送風機１は、羽根５の全体を樹脂で構成する場合に比べて極めて堅牢な羽根５を備えることができる。
【００５１】
一方、電動送風機１は、遠心ファン６の回転数増加によって遠心ファン６の第一吸込口３２から翼間流路３６に流れ込む空気により大きな圧力変化を生じて騒音を増大させる虞がある。そこで、電動送風機１は、翼間流路３６の内側半部を多段に分割する中板６２を備える。電動送風機１は、中板６２によって第一吸込口３２から翼間流路３６に流れ込む空気を整流し、圧力変動を抑えて騒音の発生を抑制する。
【００５２】
さらに、本実施形態の電動送風機１は、樹脂製の一体成形品である内側ファン半体５５を備えることによって、中板６２と内側動翼半体５７との組立に要する手間を省き遠心ファン６の組立性を向上する。しかも、電動送風機１は、遠心ファン６の回転数増加によっても遠心力が余り大きくならない遠心ファン６の内周側に内側ファン半体５５を配置することによって、外側動翼半体５６および内側ファン半体５５による強度負担および剛性負担の適正を図り、連接位置の調整によって最適化を図ることもできる。
【００５３】
さらにまた、本実施形態の電動送風機１は、内側ファン半体５５において遠心力の影響を最も受けやすい内側動翼半体５７の最外縁部を外側動翼半体５６で支えることによって、翼間流路３６の変形を抑制して遠心ファン６の性能を維持できるとともに、遠心ファン６全体としての強度を向上できる。
【００５４】
したがって、本実施形態に係る電動送風機１によれば、組立性が良好であり、かつ小型化にともなう高回転化に対応できる。
【００５５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５６】
１  電動送風機
３  電動送風機ケース
５  羽根
６  遠心ファン
８  上流整流板
９  整流板
１１  モータ部
１２  第二吸込口
１３  ファンカバー
１５  吐出口
１６  電動機ケース
１７  整流板支持環
１８  開口
１９  開口
２１  底壁
２２  モータヘッド部
２３  ベアリング
２５  整流板支持橋部
２６  軸受保持部
２７  ベアリング
２８  ロータ軸
２９  貫通口
３０  フランジ
３１  第一板
３２  第一吸込口
３３  第二板
３３ａ  内周縁
３５  嵌挿孔
３６  翼間流路
３７  入口流路
３８  回転子
３９  固定子
４１  ブラシ機構
４２  整流子
４３  カーボンブラシ
４５  ブラシ保持器
４６  整流板本体
４７  下流整流板
４８  貫通孔
４９  案内風路
５１  流過風路
５５  内側ファン半体
５６  外側動翼半体
５７  内側動翼半体
６１  流路
６２  中板
６３  突き合わせ面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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